Ненадежно сбалансированные скалы (PBR) - это образования, встречающиеся по всему миру, где тонкий валун ненадежно уравновешен на валуне-пьедестале. Они образуются в виде блоков, сохранившихся на скалах, или когда более мягкие породы разрушаются и оставляют позади более твердые породы. Они также могут образовываться, когда оползни или отступающие ледники откладывают их в странных местах.
Несмотря на тонкое балансирование, многие PBR, такие как скалы Бримхэм в Йоркшире или национальный памятник Чирикауа в Аризоне, пережили землетрясения, сотрясаемые на протяжении тысячелетий. Поэтому они могут указать нам верхний предел землетрясений, произошедших с тех пор, как они впервые образовались, - сотрясений, которые, будь они достаточно сильными, заставили бы их опрокинуться.
Используя древние геологические данные, хранящиеся в калифорнийских PBR, исследователи Имперского колледжа Лондона разработали новый метод, позволяющий повысить точность оценок опасности сильных землетрясений до 49 процентов.
Модели опасности землетрясений оценивают вероятность будущих землетрясений в данном месте. Они помогают инженерам решить, где должны быть построены мосты, дамбы и здания и насколько они должны быть прочными, а также сообщают о ценах на страхование от землетрясений в зонах повышенного риска.
Выводы опубликованы сегодня в AGU Advances.
Ведущий автор Анна Руд из Департамента гражданской и экологической инженерии Imperial сказала: «Этот новый подход может помочь нам определить, в каких районах с наибольшей вероятностью произойдет сильное землетрясение. PBR действуют как обратные сейсмометры, фиксируя региональную сейсмическую историю, которую мы не видели, и сообщают нам верхний предел прошлых землетрясений, просто не опрокидываясь. Используя это, мы получаем уникальные ценные данные о частоте редких землетрясений большой магнитуды».
Текущие оценки опасности землетрясений в значительной степени основаны на наблюдениях, таких как близость к линиям разломов и насколько сейсмически активным был регион в прошлом. Однако оценки более редких землетрясений, произошедших за период от 10 000 до 1 000 000 лет, крайне неопределенны из-за отсутствия сейсмических данных, охватывающих эти временные масштабы, и последующей зависимости от скальных предположений.
Путем подсчета атомов, генерируемых редкими космическими лучами, в PBR и цифрового моделирования взаимодействий PBR с землетрясением, исследователи Imperial создали новый метод проверки опасности землетрясений, который может быть встроен в существующие модели для точной настройки их точности.
Рок-часы
Чтобы использовать сейсмологию прошлого, исследователи решили определить хрупкость (вероятность опрокидывания из-за сотрясения земли) и возраст PBR на участке рядом с атомной электростанцией в каньоне Диабло в прибрежной Калифорнии.
Они использовали технику, называемую космогенным датированием воздействия на поверхность - подсчет количества редких атомов бериллия, образовавшихся в горных породах в результате длительного воздействия космических лучей, - чтобы определить, как долго PBR существовали в их нынешнем состоянии.
Затем они использовали программное обеспечение для 3D-моделирования, чтобы в цифровом виде воссоздать PBR и рассчитать, какое сильное землетрясение они смогут выдержать, прежде чем рухнуть.
И возраст, и хрупкость PBR были затем сопоставлены с текущими оценками опасности, чтобы повысить их достоверность.
Они обнаружили, что объединение их расчетов с существующими моделями уменьшило неопределенность оценок опасности землетрясений на участке на 49 процентов, а за счет удаления оценок «наихудшего сценария» происходить раз в 10 000 лет на 27 процентов. Они также обнаружили, что PBR могут сохраняться в ландшафте в два раза дольше, чем считалось ранее.
Они пришли к выводу, что этот новый метод уменьшает количество допущений и, следовательно, неопределенность, используемых при оценке и экстраполяции исторических данных о землетрясениях для оценки будущего риска.
Соавтор исследования доктор Дилан Руд из Департамента наук о Земле и инженерии Imperial сказал: «Мы балансируем на грани прорыва в науке прогнозирования землетрясений. потенциал для экономии огромных затрат на сейсморазведку, и мы видим, что они широко используются для проверки и обновления оценок опасности для конкретных площадок в сейсмоопасных районах, особенно в прибрежных районах, где контролирующими сейсмическими источниками являются морские разломы, движение которых по своей природе труднее обнаружить. исследовать."
В настоящее время команда использует свои методы для проверки оценок опасности для южной Калифорнии - одного из самых опасных и густонаселенных регионов США.
Анна сказала: «Сейчас мы смотрим на PBR вблизи крупных разломов землетрясений, таких как разлом Сан-Андреас возле Лос-Анджелеса. уравнения сотрясения земли - искажают результаты исходных моделей опасности. Таким образом, мы можем еще больше улучшить понимание учеными сильных землетрясений."